Im Gegensatz zur Mitose bezweckt die Meiose genetische Diversität bei der Bildung der haploiden Keimzellen. Sich teilende Keimzellen beginnen diesen Prozess zuerst in der Prophase I, wo jedes Chromosom, das in der S-Phase repliziert wurde, nun aus zwei Schwesterchromatiden (identische Kopien), die zentral miteinander verbunden sind, besteht.
Die homologen Paare der Schwesterchromosomen eines vom mütterlichen und eines vom väterlichen Genoms beginnen dann, sich der Länge nach nebeneinander auszurichten. Dabei werden korrespondierende DNA-Positionen in einem Prozess namens Homologenpaarung (Synapsis) zusammengelagert.
Um die Homologe zusammen zu halten, bildet sich ein Proteinkomplex, der synaptonemale Komplex. Der synaptonemale Komplex erleichtert den Austausch von korrespondierenden zufälligen DNA-Stücken zwischen Nicht-Schwesterchromatiden, wodurch neue Kombinationen der Allele durch homologe Rekombinationen entstehen.
Wenn der synaptonemale Komplex sich aufzulösen beginnt, halten X-förmige Strukturen die homologen Chromosomen zusammen, bis die Rekombination abgeschlossen ist. Diese Strukturen, die Chiasma, markieren die Bereiche, in denen es zu einem Crossover der genetischen Information kam.
